Química Analítica - Gravimetria

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Daniela Luiza Dorini – Química Analítica - Farmácia 
GRAVIMETRIA 
> A análise gravimétrica é baseada em uma série de operações que tem por objetivo 
determinar a quantidade de um constituinte de uma amostra, por: 
1. Pesagem direta desse elemento puro 
2. Pesagem de um seu derivado de composição conhecida e bem definida. 
> Possui como vantagens: 
 Operação de fácil execução e boa reprodutibilidade 
 Equipamentos simples e de baixo custo. 
> E como desvantagens: 
X Tempo relativamente grande para execução. 
X Grande número de operações, estando sujeito a uma série de erros acumulativos; 
X Pouca sensibilidade do método (para ppm e ppb). 
> O procedimento é dividido em várias etapas sucessivas, ou seja, operações unitárias: 
1. Preparo da solução 
2. Precipitação 
3. Digestão 
4. Filtração 
5. Lavagem 
6. Secagem ou calcinação 
7. Pesagem 
PREPARO DA SOLUÇÃO 
> O elemento desejado precisa estar em solução. 
> Prepara-se uma solução conveniente de amostra, por meio de um tratamento químico 
(“abertura”), que pode ser 
o Suave ou enérgico 
o Ácido ou básico 
o Em solução ou por fusão 
> Usam-se, de modo geral, as seguintes aberturas: 
a) Abertura com água 
 Para sais solúveis 
 Equipamentos de vidro 
 Exemplos: solubilização do NaCl. 
b) Abertura com ácido clorídrico 
 Materiais carbonatados, alguns óxidos e alguns metais. 
 Equipamentos de vidro. 
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 Exemplos: calcário, óxido de ferro, óxido de manganês, alumínio metálico e 
zinco metálico. 
c) Abertura com ácido nítrico 
 Alguns óxidos e metais. 
 Equipamentos de vidro. 
 Exemplos: óxido de cobre, cobre metálico, chumbo metálico e prata metálica. 
d) Abertura com água-régia 
 Solubilização de metais 
 Equipamento de vidro 
 Exemplos: metais nobres, como ouro, prata, platina e paládio. 
e) Abertura com ácido fluorídrico 
 Materiais silicosos 
 Cápsula ou cadinho de platina 
 Exemplos: silicatos, areia, etc. (quando o elemento a ser determinado não é o 
silício) 
f) Abertura por fusão com carbonato de sódio anidro 
 Materiais silicosos 
 Cadinho de níquel ou de ferro 
 Bolo obtido pela fusão é dissolvido posteriormente com ácido clorídrico. 
 Exemplos: análise de argila, feldspato e talco. 
g) Abertura por fusão com peroxido de sódio e hidróxido de sódio 
 Alguns óxidos 
 Cadinho de níquel ou de ferro 
 Bolo obtido é dissolvido com ácido clorídrico. 
 Exemplos: solubilização de cromita (óxido de crômio), cassiterita (óxido de 
estanho). 
h) Abertura por fusão com pirossulfato de potássio 
 Alguns óxidos e fosfatos 
 Cadinho de porcelana. 
 Bolo obtido solubilizado com ácido sulfúrico. 
 Exemplo: solubilização de rutilo (óxido de titânio) e apatita (fosfato de cálcio). 
> Para se obter uma solução conveniente é preciso que amostra solida a ser analisada 
esteja finamente dividida e bem homogênea. 
PRECIPITAÇÃO 
> O elemento que se deseja dosar é separado da solução por meio da formação de 
um precipitado, convenientemente escolhido em cada caso. Os fatores a se levar em 
conta para a escolha do reagente precipitante são: 
a) Solubilidade 
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 O reagente escolhido deve formar um precipitado quantitativamente insolúvel, 
ou seja, o elemento a ser dosado que permanecer na solução deve ser menor 
que o limite de erro da balança (0,2 mg). 
 Usa-se excesso de reagente, devido ao efeito íon comum que diminui a 
solubilidade do precipitado, a não ser em casos que o excesso de reagente 
forme um complexo solúvel. 
b) Características físicas 
 O conhecimento prévio do tipo de precipitado que se obterá é necessário, pois 
disto depende: 
‒ O tipo de filtração a ser empregado. 
‒ Necessidade ou não de um certo tempo de digestão. 
c) Pureza do precipitado. 
 Para se obter um precipitado mais puro possível, tomam-se precauções 
quanto aos reagentes empregados: 
‒ Pureza dos reagentes. 
‒ Velocidade e adição – recomenda-se adicionar-se gota a gota. 
‒ Adicionar sob agitação e a quente. 
 Impurezas podem estar já na amostra, para isso é necessário eliminá-las, por 
meio de: 
‒ Precipitação prévia. 
‒ Complexação. 
DIGESTÃO 
> É o tempo em que o precipitado fica em contato com o meio de precipitação. 
> Tem como objetivo obter precipitado com partículas grandes, facilmente filtráveis, e 
o mais puro possível. 
> É efetuado em temperatura elevada, normalmente. 
> Nem sempre é necessário, e muitas vezes é indesejável 
> Exemplo: em precipitados gelatinosos, como o hidróxido de ferro, são necessários 
poucos minutos para fervura , pois em digestão prolongada sofreria contaminação. 
FILTRAÇÃO 
> É o processo de separação do precipitado do meio em que se processou sua 
formação. 
> A forma como será feita a filtração dependerá de qual processo o precipitado será 
submetido na fase seguinte: 
> Secagem (100ºC – 120ºC) em estufa – filtração deve ser feita em: 
 Gooch de vidro (a) ou porcelana com fundo poroso (b) 
 Gooch de porcelana com fundo perfurado dotado de uma camada de amianto 
como material filtrante (c). 
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Figura 1 
 A filtração por cadinhos de gooch é feita com auxílio de sucção. 
 O sistema usado é constituído de: 
‒ Suporte para o gooch 
‒ Frasco de sucção (kitassato). 
‒ Aspirador (trompa d’agua ou bomba de vácuo) 
 
Figura 2 
 
 
Figura 3 
> Calcinação em temperaturas elevadas – filtração se faz por meio de papel de 
filtro. 
 O papel de filtro apresenta resíduos de cinzas após a calcinação, porém seu 
peso é inferior ao erro da balança (0,2 mg). 
 A filtração é feita por gravidade. 
 O papel filtro é dobrado e inserido num funil de vidro. 
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 Deve-se umedecê-lo após estar no funil, para dar aderência. 
 Transfere-se primeiro o liquido sobrenadante e depois o precipitado, com 
auxilio de bastão d vidro, recolhendo-se o filtrado em um béquer. 
 Não se deve deixar o precipitado secar no filtro durante a filtração. 
 
Figura 4 
LAVAGEM 
> Após a filtração, o precipitado deve ser submetido a um processo de lavagem para 
retirada de impurezas solúveis e parte da água-mãe que ficou retida. 
> Liquido de lavagem deve ser usado em pequenas porções, e deverá conter um 
eletrólito para evitar a poetização do precipitado, que deve ser: 
 Volátil na temperatura de secagem ou calcinação, não deixando resíduo. 
 Íon comum para reduzir a solubilidade do precipitado. 
 O liquido de lavagem deve ser usado a quente. 
> Para uma lavagem eficiente recomenda-se que: 
 Só a água-mãe seja transferida para o funil de filtração. 
 O precipitado, ainda no frasco, é lavado sob agitação, o liquido sobrenadante 
é transferido para o funil. 
 Repete-se o procedimento algumas vezes. 
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 Por fim, transfere-se a totalidade do precipitado para o funil e continua-se a 
lavagem diretamente no filtro. 
 
SECAGEM OU CALCINAÇÃO 
> Após filtração e a lavagem do precipitado, este deve ser seco ou calcinado, antes de 
ser pesado. 
SECAGEM 
 Temperatura abaixo de 250ºC 
 Usado para remoção de água de lavagem residual. 
 Precipitado é pesado sob a forma obtida na precipitação. 
 Feita em estuda elétrica, regulada a cerca de 110ºC. 
 Filtrados em gooch de vidro com placa porosa. 
 Exemplos: cloreto de prata, dimetilglioximato de níquel, cromato de chumbo, 
sulfato de bário, etc. 
CALCINAÇÃO 
 Temperatura acima de 250ºC. 
 Usado para eliminação residual de lavagem, ou para quando se deseja proceder 
uma transformação do precipitado, para uma forma bem definida. 
 Feita em mufla elétrica. 
 Filtrados em papel filtro ou gooch de porcelana com fundo perfurado com 
camada porosa de amianto. 
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 Exemplo: aos 1000ºC o hidróxido de ferro hidratado perde moléculas de água de 
hidratação e se converte no óxido de ferro. 
 Para uma boa operação de calcinação, o papelfiltro deve ser convenientemente 
sobrado e colocado em um cadinho de porcelana. 
 
 O cadinho é posto em uma mufla, deixando a temperatura subir até cerca de 
300ºC, onde permanecerá até a queima do papel de filtro (porta da mufla deve 
permanecer entreaberta, para melhores condições oxidantes) 
 Em seguida ajusta-se a mufla para temperatura requerida e depois de ser 
atingida, deixa-se o cadinho 30 a 60 minutos nessa temperatura. 
 Retira-se o cadinho da mufla, coloca-se em um dessecador de 30 a 60 minutos, 
até que volte a temperatura ambiente e possa ser pesado. 
PESAGEM 
 Etapa final. 
 A pesagem é feita através de uma balança analítica, colocada em local a evitar 
vibrações, que causem erros de medida. 
 Ambiente com temperatura e umidade controladas. 
Análise de etapas e Cálculo de resultados 
Determinação de cobre em amostra comercial de sulfato de cobre penta hidratado 
Preparo da solução 
a) Pesar 0,35 g da amostra (CuSO4), com precisão, em um Becker de 100 ml. 
b) Adicionar 30 ml de água destilada e misturar com o bastão de vidro. 
 
Precipitação 
c) Adicionar, lentamente, 5 ml de Carbonato de Sódio. 
d) Verificar a precipitação completa. CuSO4 + Na2CO3  Na2SO4 + CuCO3 
 
 
 
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Digestão 
e) Aquecer direto sob tela de amianto e bico de Bunsen, próximo à ebulição, 
repondo, se necessário, a água evaporada. 
f) Envelhecer o precipitado por 10 minutos. 
Filtração 
g) Filtrar em papel de filtro quantitativo. 
h) Fazer o teste com Na2CO3 no liquido filtrado para verificar se todo o CuCO3 
precipitou. 
 
Lavagem 
i) Lavar o material solido que foi filtrado com 3 porções de água destilada. 
 
Secagem ou calcinação 
j) Em seguida, colocar o papel de filtro com o precipitado em cadinho de porcelana 
previamente pesado e calciná-lo em mufla. CuCO3  CuO + CO2 
k) Deixar o forno atingir a temperatura de 800ºC e calcina-se o sistema 
cadinho/amostra nesta temperatura por 30 minutos. 
 
Pesagem 
l) Pesar o conjunto frio e fazer os cálculos 
 
Cálculo 
m) Sabendo que o peso do cadinho vazio e de 32,4567g e após a calcinação e 
resfriamento a massa foi dada coma 32,5211g, calcule a % de Cu na amostra. 
Precipitação: CuSO4 + Na2CO3  Na2SO4(aq) + CuCO3 
Calcinação: CuCO3  CuO + CO2 
Fator gravimétrico – transforma a substancia pesada na substancia que se 
pretende determinar. 
=
 â 
 
 ₓ 
 
Sendo: 
a = quantidade de átomos da substancia pretendida 
b= quantidade de átomos da substancia pretendida na substância pesada. 
Logo temos: 
=
 
 
 ₓ 
1
1
 
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=
63,55
81,55
 ₓ 
1
1
 
= 0,7793 
Cálculo da porcentagem do composto 
% . =
 ₓ ₓ 100
 
 
Massa pesada = cadinho final – cadinho vazio 
Massa pesada = 32,5211g – 32,4567g = 0,0644 g 
Massa amostra = 0,35 g 
% =
0,7793 ₓ 0,0644 ₓ 100
0,35
 
% = 14,33912% 
 
Exemplo envolvendo o cálculo da porcentagem do composto na 
amostra e KPS 
Ex.1. O íon cálcio também pode ser analisado pela análise gravimétrica. É precipitado 
na forma do sal orgânico oxalato de cálcio (pouco solúvel) com ácido oxálico H2C2O4. 
O precipitado CaC2O4 é coletado em papel de filtro (este será convertido em CO2 (gás) 
e H2O (vapor) pela ação oxidante do O2 atmosférico, sendo estes então eliminados), 
seco e aquecido até o rubro (calcinação). O processo converte o precipitado 
quantitativamente para óxido de cálcio (CaO). O precipitado depois de calcinado é 
resfriado em dessecador e pesado. Usa-se um cadinho previamente aquecido, 
resfriado e pesado para a ignição do precipitado. O cálcio em 300 mL de amostra de 
água natural foi determinado pela precipitação do cátion como CaC2O4. O precipitado 
foi filtrado, lavado e calcinado em cadinho com massa de 23,600g. A massa do cadinho, 
mais o precipitado calcinado foi de 23,751g. Calcule a % de cálcio na amostra. 
Determine a massa de cálcio que permanece em solução sabendo que o KPS do oxalato 
é 1,6x10-7. 
Fator gravimétrico 
=
 â 
 
 ₓ 
=
 
 
 ₓ 
1
1
 
 
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=
40,08
56,08
 ₓ 
1
1
= 0,7147 
Porcentagem do composto 
% . =
 ₓ ₓ 100
 
 
% =
0,7147 ₓ (23,751 − 23,6) ₓ 100
300
= 0,036 % 
Quantidade de cálcio que não foi precipitado 
CaC2O4  Ca +2 + C2O4 -2 
 S S 
KPS = [Ca+2] ₓ [C2O4-2] 
KPS = (S) ₓ (S) 
1,6 ₓ 10-7 = S2 
1,6 ₓ 10-7 = S2 
S = 1,6 ₓ 10-7 
S = 4 ₓ 10-4 mol/L 
 
M= 
m
MM ₓ V 
4 ₓ 10-4= 
m
40 ₓ 0,3 = 4,8 ₓ 10
-3 g = 4,8 mg